当前位置:首页 > x职场 >

柴油发动机工作原理

  • x职场
  • 2021-10-15

讲到工作原理,大家都了解,有朋友问柴油发动机的工作原理四程发动机视频,事实上柴油发动机的结构及原理,这到底是咋回事?实际上柴油电喷发动机工作原理与维修呢,接下来,小编就来教教大家柴油发动机工作原理,希望能够帮到您。

柴油发动机工作原理

发动机是汽车的心脏,为汽车的行走提供动力,汽车的动力性、经济性、环保性。简单讲发动机就是一个能量转换机构,即将汽油(柴油)的热能,通过在密封汽缸内燃烧气体膨胀时,推动活塞作功,转变为机械能。内燃机的分类比较细,因为介绍工作原理,必须介绍其做工的过程(工作循环)。下面将常用的4冲程柴油发动机简单介绍一下:

内燃机按冲程分:有4冲程和2冲程之分,最常用的是4冲程发动机。

四冲程柴油机工作原理:

  四冲程柴油机和汽油机一样,每个工作循环也是由进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程组成。由于柴油机以柴油作燃料,与汽油相比,柴油自燃温度低、黏度大不易蒸发,因而柴油机采用压缩终点压燃着火,也叫压燃式点火,其工作过程及系统结构与汽油机有所不同.

  (1) 进气冲程

  进入汽缸的工质是纯空气。由于柴油机进气系统阻力较小,进气终点压力pa= (0.85~0.95)p0,比汽油机高。进气终点温度Ta=300~340K,比汽油机低。

  (2) 压缩冲程

  由于压缩的工质是纯空气,因此柴油机的压缩比比汽油机高(一般为ε=16~22)。压缩终点的压力为3 000~5 000kPa,压缩终点的温度为750~1 000K,大大超过柴油的自燃温度(约520K)。

  (3) 做功冲程

  当压缩冲程接近终了时,在高压油泵作用下,将柴油以10MPa左右的高压通过喷油器喷入汽缸燃烧室中,在很短的时间内与空气混合后立即自行发火燃烧。汽缸内气体的压力急速上升,最高达5 000~9 000kPa,最高温度达1 800~2 000K。由于柴油机是靠压缩自行着火燃烧,故称柴油机为压燃式发动机。

  (4) 排气冲程

  柴油机的排气与汽油机基本相同,只是排气温度比汽油机低。一般Tr=700~900K。对于单缸发动机来说,其转速不均匀,发动机工作不平稳,振动大。这是因为四个冲程中只有一个冲程是做功的,其他三个冲程是消耗动力为做功做准备的冲程。为了解决这个问题,飞轮必须具有足够大的转动惯量,这样又会导致整个发动机质量和尺寸增加。采用多缸发动机可以弥补上述不足。现代汽车用多采用四缸、六缸和八缸发动机。

希望对你有帮助。

柴油发动机的工作过程其实跟汽油发动机一样的,每个工作循环也经历进气、压缩、作功、排气四个行程。但由于柴油机用的燃料是柴油,其粘度比汽油大,不易蒸发,而其自燃温度却较汽油低,因此可燃混合气的形成及点火方式都与汽油机不同。

柴油发动机的优点是功率大、经济性能好。柴油发动机的工作过程与汽油发动机有许多相同的地方,每个工作循环也经历进气、压缩、做功、排气四个行程。但由于柴油机用的燃料是柴油,其粘度比汽油大,不易蒸发,而其自燃温度却较汽油低,因此可燃混合气的形成及点火方式都与汽油机不同。不同之处主要是,柴油发动机气缸中的混合气是压燃的,而不是点燃的。

柴油发动机工作时进入气缸的是空气,气缸中的空气压缩到终点时,温度可达500-700℃,压力可达40—50个大气压。活塞接近上止点时,发动机上的高压泵以高压向气缸中喷射柴油,柴油形成细微的油粒,与高压高温的空气混合,柴油混合气自行燃烧,猛烈膨胀,产生爆发力,推动活塞下行做功,此时的温度可达1900-2000℃,压力可达60-100个大气压,产生的功率很大,所以柴油发动机广泛的应用于大型柴油汽车上。

柴油机的工作原理及工作过程是怎样的?

柴油发动机工作时,活塞在汽缸内往复运动,进行着进气、压缩、作功和排气4个工作行程,如图3-4所示。图中如果活塞往复两次,即曲轴转两圈完成这个过程,这种柴油发动机称为四冲程柴油机;若活塞往复1次,即曲轴转1圈,完成这4个过程,这种柴油机称二冲程柴油机。农用车所用的柴油机都是四冲程柴油机。

图3-4 柴油机工作原理示意图

(a)进气行程 (b)压缩行程 (c)作功行程 (d)排气行程 1.喷油器 2.高压油管 3.喷油泵 4.燃烧室

(1)进气行程

由于曲轴的旋转,通过连杆使活塞在汽缸内从上止点向下止点运动,这时排气门关闭,进气门打开。进气过程开始时,活塞位于上止点,汽缸内残存有上一循环未排净的废气,因此,汽缸内的压力稍高于大气压力。随着活塞下移,汽缸内容积增大,压力减小,当压力低于大气压时,在汽缸内产生真空吸力,新鲜空气通过进气门被吸入汽缸内,直至活塞向下运动到下止点。整个进气过程曲轴转半圈。对进气过程的要求是进气要充分,进气量越多越好。

(2)压缩行程

曲轴继续旋转,活塞从下止点向上止点运动,这时进气门和排气门都关闭,汽缸内形成封闭容积,随着活塞的上移,压力和温度不断升高。压缩过程要求气门关闭要严,汽缸和活塞环之间的密封性要好,不漏气。

(3)作功行程

当压缩行程接近终了时,柴油经过高压喷油泵和喷油嘴,呈雾状与空气很快混合,形成可燃混合气,喷入有高压、高温气体的汽缸内,立即燃烧放出大量的热,使汽缸内的压力和温度急剧上升。此时,进、排气门关闭,高温高压的气体急剧膨胀,推动活塞从上止点向下止点移动,通过连杆使曲轴作旋转运动,对外作功。

(4)排气行程

在飞轮惯性力作用下,旋转的曲轴带动连杆活塞从下止点向上止点运动,这时进气门关闭,排气门打开。由于废气压力高于外界大气压,同时在活塞的推动下,将工作废气从排气门排出。

排气行程结束,即活塞到达上止点后,曲轴继续旋转,活塞又开始从上止点向下止点运动,开始下一个进气行程。柴油机每进行一次进气—压缩—作功—排气的过程,叫做一个工作循环。在这个循环中,曲轴转了2圈,经历了4个行程,所以称这种柴油机为四冲程柴油机。在柴油机的一个工作循环中,只有1个(作功)行程是由活塞带动曲轴旋转来作功的,其他3个行程都是为作功做准备的,需要由曲轴带动活塞运动。

单缸柴油机的曲轴转两圈只有半圈作功,所以会产生较大的振动,曲轴旋转也不平衡。

多缸柴油机是指两个缸以上的柴油机。多缸柴油机的功率大,实际上是用一根曲轴将若干个单缸柴油机组合起来,并将各缸的工作行程按一定的顺序排列,这样在每一工作循环的两圈中,就有相互交替的多次作功,各缸的离心力和惯性力可以互相抵消或减弱,使得柴油机振动减小,运转平稳。

四轮农用车最常用的四缸四冲程柴油机就是由4个缸组成,除曲轴和飞轮为4个缸共有外,其余构造与单缸四冲程柴油机基本相同。各缸的活塞连杆组都与曲轴相连,每一个缸都按照进气、压缩、作功、排气完成工作循环。曲轴每转两圈(720°),各缸都完成一个工作循环,为保证转速均匀,各缸的作功行程都均匀地分布在720°的曲轴转角内,即每隔720°/4=180°就有一个缸作功。四缸四冲程柴油机各缸的作功次序常采用1—3—4—2或1—2—4—3,其工作过程见表3-4。

表3-4 四缸四冲程柴油发动机工作次序

除常用的单缸和四缸柴油机外,农用车上也有用二缸四冲程柴油机和三缸四冲程柴油机的,二缸四冲程柴油机的工作次序为1—2—0—0或1—0—0—2;三缸四冲程柴油机的工作顺序一般为1—3—2或1—2—3,每个缸作功的相互间隔角度为240°。

柴油发动机的结构及工作原理

柴油机的主要机构组件一般包括:机体、曲柄连杆机构、配气机构、燃油系统、润滑系统、冷却系统、电器系统。  1、机体:是柴油机的骨架,由它来支撑和安装其它部件,包括:缸体、缸套、缸盖、缸垫、油底壳、飞轮壳、正时齿轮壳、前后脚。  2、曲柄连杆机构:是柴油机的主要运动件,它可以把燃料燃烧产生的能量,通过活塞,活塞销,连杆,曲轴、飞轮转变成机械能传出去。包括曲轴、连杆、活塞、活塞销、活塞销卡簧、活塞销衬套、活塞环、主轴瓦、连杆瓦、止推轴承、曲轴前后油封、飞轮、减震器等。  3、配气机构:是定时把进、排气门开启和关闭。包括正时齿轮、凸轮轴、挺座、顶杆、摇臂、气门、气门弹簧、气门座圈、气门导管、气门锁块、进排气管、空气滤清器、消音器、增压器等。  4、燃油供给系:是按柴油机的需要,定时、定量的把柴油供给燃烧室燃烧。包括柴油箱、输油管、柴油滤清器、喷油泵、喷油器等。  5、润滑系:是把润滑油供给各运动摩擦副,包括机油泵、机油滤清器、调压阀、管路、仪表、机油冷却器等。  6、冷却系:是把柴油机工作时产生的热量散发给大气。包括水箱、水泵、风扇、水管、节温器、水滤器、风扇皮带、水温表等。  7、电器:是启动、照明、监测、操作的辅助设备。包括发电机、启动马达、电瓶、继电器、开关、线路等。

普通柴油机的是由发动机凸轮轴驱动,借助于高压油泵将柴油输送到各缸燃油室。这种供油方式要随发动机转速的变化而变化,做不到各种转速下的最佳供油量。而现在已经愈来愈普遍采用的电控柴油机的共轨喷射式系统可以较好解决了这个问题。  共轨喷射式供油系统由高压油泵、公共供油管、喷油器、电控单元(ECU)和一些管道压力传感器组成,系统中的每一个喷油器通过各自的高压油管与公共供油管相连,公共供油管对喷油器起到液力蓄压作用。工作时,高压油泵以高压将燃油输送到公共供油管,高压油泵、压力传感器和ECU组成闭环工作,对公共供油管内的油压实现精确控制,彻底改变了供油压力随发动机转速变化的现象。其主要特点有以下三个方面:  1.喷油正时与燃油计量完全分开,喷油压力和喷油过程由ECU适时控制。  2.可依据发动机工作状况去调整各缸喷油压力,喷油始点、持续时间,从而追求喷油的最佳控制点。  3.能实现很高的喷油压力,并能实现柴油的预喷射。

发动机的工作原理是什么?

  1 柴油机的工作原理

  柴油机的工作原理与汽油机的工作原理基本相同,也有四个冲程,通过活塞往复运动做功。主要不同之处在于可燃混合气的形成方法和着火方式,表10-6 所示为柴油机和汽油机的不同点。柴油机没有化油器,进气冲程中只有空气通过进气门进入缸体。由于柴油机的压缩比高于汽油机,因此得到的高压气体温度较高。

  在压缩冲程即将结束时,燃油通过喷油嘴直接喷入缸体,高压空气与喷入的燃料混合,使燃料在高温高压的状态下自燃,这一过程需要较高的压力。燃料喷射速度和燃料与空气的混合速度共同决定了燃料的燃烧速度。为了避免一次进入燃料过多,导致缸体中压力过高,可以在做功冲程持续喷入燃料。

  汽油机通过节气阀的位置改变发动机做功情况,怠速状态下,节气阀关闭,仅有少量的空气进入缸体;输出功较大时,通过节气阀进入较多的空气。而柴油机在不同的做功情况下,进入的空气量是不变的,它通过控制燃料喷射量来决定发动机的速度和输出功。

  柴油机中,燃料被喷入燃烧室后,不能与空气完全混合,缸体的中心燃烧状态是富燃的,燃烧的区域不能到达缸壁。当柴油机满负荷运行时,燃烧室中的富燃区域较大,而且燃料过剩量大,就会产生大量的黑烟。

  柴油发动机根据构造不同分为直喷式和预混式两种。直喷式柴油机的中央喷油嘴将燃油直接喷入燃烧室中,燃烧室中空气和燃油的混合不充分,存在富燃区和贫燃区。预混式柴油机即间喷式柴油机,燃油不是直接喷入主缸,而是在主缸前增加了一个预混缸,燃油首先在这里燃烧,燃烧的气体通过连接孔,进入主缸。这种工作方式,增加了气体混合物的紊流,使燃油和空气的混合更加充分,不存在过度富燃的区域,降低了黑烟颗粒物的形成,大多数轻型柴油机采用预混式。但是气体膨胀通过连接孔进入气缸的过程中,会损失一部分能量,降低了发动机的效率。

  2柴油机排放污染物的形成

  柴油机排气的有害成分主要有CO、HC、NOx、硫化物以及颗粒物(或称微粒物)、臭味等。由于柴油机使用的混合气的平均空燃比较理论空燃比大,故其CO及HC排放明显低于汽油机,柴油机NO的排放几乎与汽油机相当,而颗粒物及令人讨厌的气体的排量远高于汽油机,试验证明柴油机颗粒物的排放可达汽油机的数10 倍。柴油机的排放特性与燃烧室的形式等有很大关系,特别是直喷式与间接喷射式柴油机的排放有较大的不同。涡流燃烧室柴油机的NO、CO、HC和烟度普遍低于直喷式柴油机,特别是NOx排放浓度一般比直喷式柴油机的低1/3~1/2。

  结构相同而燃烧室形式不同的直喷燃烧室及涡流燃烧室柴油机上试验结果表明,直喷柴油机的NO、CO、HC及烟度都比涡流室的高,特别是高负荷时的NO、CO、烟度及低负荷时CO 及HC,差别非常明显。但是,涡流室柴油机的燃油消耗率比直喷柴油机的高。

四冲程柴油机工作原理

四冲程柴油机的工作原理:

发动机每个工作循环是由进气行程、压缩行程、做功行程和排气行程组成,而四冲程发动机要完成一个工作循环,活塞在气缸内需要往返4个行程(即曲轴转2转)。

一、进气行程

进入汽缸的工质是纯空气。由于柴油机进气系统阻力较小,进气终点压力pa=(0.85~0.95)p0,比汽油机高。进气终点温度Ta=300~340K,比汽油机低。

二、压缩行程

由于压缩的工质是纯空气,因此柴油机的压缩比比汽油机高(一般为ε=16~22)。压缩终点的压力为3000~5000kPa,压缩终点的温度为750~1000K,大大超过柴油的自燃温度(约520K)。

三、做功行程

当压缩行程接近终了时,在高压油泵作用下,将柴油以10MPa左右的高压通过喷油器喷入汽缸燃烧室中,在很短的时间内与空气混合后立即自行发火燃烧。汽缸内气体的压力急速上升,最高达5000~9000kPa,最高温度达1800~2000K。由于柴油机是靠压缩自行着火燃烧,故称柴油机为压燃式发动机。

四、排气行程

柴油机的排气与汽油机基本相同,只是排气温度比汽油机低。一般Tr=700~900K。对于单缸发动机来说,其转速不均匀,发动机工作不平稳,振动大。这是因为四个行程中只有一个行程是做功的,其他三个行程是消耗动力为做功做准备的行程。为了解决这个问题,飞轮必须具有足够大的转动惯量,这样又会导致整个发动机质量和尺寸增加。采用多缸发动机可以弥补上述不足。现代汽车用多采用四缸、六缸和八缸发动机。

由此可见,四冲程柴油机在一个工作循环的四个活塞冲程中,只有一个行程是做功的,其余三个行程是作功的辅助行程。

拓展资料:

四冲程发动机又分为四冲程汽油机和四冲程柴油机,两者的主要区别是点火方式不同。汽油机是火花塞点火,而柴油机是压燃。

发动机是汽车的动力源。汽车发动机大多是热能动力装置,简称热力机。热力机是借助工质的状态变化将燃料燃烧产生的热能转变为机械能。

发动机为汽车提供动力。发动机还广泛应用于交通运输机械、农业机械、工程机械和发电机组等各个方面。发动机种类繁多,其中四冲程发动机是最常见的一种。

四冲程发动机属于往复活塞式内燃机,根据所用燃料种类的不同,分为汽油机、柴油机和气体燃料发动机三类。以汽油或柴油为燃料的活塞式内燃机分别称作汽油机或柴油机。使用天然气、液化石油气和其他气体燃料的活塞式内燃机称作气体燃料发动机。

汽油和柴油都是石油制品,是汽车发动机的传统燃料。非石油燃料称作代用燃料。燃用代用燃料的发动机称作代用燃料发动机,如乙醇发动机、氢气发动机、甲醇发动机等。

柴油电喷发动机工作原理

柴油发动机的工作过程其实跟汽油发动机一样的,每个工作循环也经历进气、压缩、作功、排气四个行程。但由于柴油机用的燃料是柴油,其粘度比汽油大,不易蒸发,而其自燃温度却较汽油低,因此可燃混合气的形成及点火方式都与汽油机不同。柴油机在进气行程中吸入的是纯空气。在压缩行程接近终了时,柴油经喷油泵将油压提高到10MPa以上,通过喷油器喷入气缸,在很短时间内与压缩后的高温空气混合,形成可燃混合气。由于柴油机压缩比高(一般为16-22),所以压缩终了时气缸内空气压力可达3.5-4.5MPa,同时温度高达750-1000K(而汽油机在此时的混合气压力会为0.6-1.2MPa,温度达600-700K),大大超过柴油的自燃温度。因此柴油在喷入气缸后,在很短时间内与空气混合后便立即自行发火燃烧。气缸内的气压急速上升到6-9MPa,温度也升到2000-2500K。在高压气体推动下,活塞向下运动并带动曲轴旋转而作功,废气同样经排气管排入大气中。普通柴油机的是由发动机凸轮轴驱动,借助于高压油泵将柴油输送到各缸燃油室。这种供油方式要随发动机转速的变化而变化,做不到各种转速下的最佳供油量。而现在已经愈来愈普遍采用的电控柴油机的共轨喷射式系统可以较好解决了这个问题。共轨喷射式供油系统由高压油泵、公共供油管、喷油器、电控单元(ECU)和一些管道压力传感器组成,系统中的每一个喷油器通过各自的高压油管与公共供油管相连,公共供油管对喷油器起到液力蓄压作用。工作时,高压油泵以高压将燃油输送到公共供油管,高压油泵、压力传感器和ECU组成闭环工作,对公共供油管内的油压实现精确控制,彻底改变了供油压力随发动机转速变化的现象。其主要特点有以下三个方面: 1、喷油正时与燃油计量完全分开,喷油压力和喷油过程由ECU适时控制。 2、可依据发动机工作状况去调整各缸喷油压力,喷油始点、持续时间,从而追求喷油的最佳控制点。 3、能实现很高的喷油压力,并能实现柴油的预喷射。 相比起汽油机,柴油机具有燃油消耗率低(平均比汽油机低30%),而且柴油价格较低,所以燃油经济性较好;同时柴油机的转速一般比汽油机来得低,扭距要比汽油机大,但其质量大、工作时噪音大,制造和维护费用高,同时排放也比汽油机差。但随着现代技术的发展,柴油机的这些缺点正逐渐的被克服,现在的不是高级轿车都已经开始使用柴油发动机了

电喷柴油车的工作原理

对喷油系统进行电子控制,实现对喷油量以及喷油定时随运行工况的实时控制。采用转速、油门踏板位置、喷油时刻、进气温度、进气压力、燃油温度、冷却水温度等传感器,将实时检测的参数同时输入计算机(ECU),与已储存的设定参数值或参数图谱(MAP图)进行比较,经过处理计算按照最佳值或计算后的目标值把指令送到执行器。

执行器根据ECU指令控制喷油量(供油齿条位置或电磁阀关闭持续时间)和喷油正时(正时控制阀开闭或电磁阀关闭始点),同时对废气再循环阀、预热塞等执行机构进行控制,使柴油机运行状态达到最佳。

高压共轨电喷发动机特点

1、共轨腔内的高压直接用于喷射,可以省去喷油器内的增压机构;而且共轨腔内是持续高压,高压油泵所需的驱动力矩比传统油泵小得多。

2、通过高压油泵上的压力调节电磁阀,可以根据发动机负荷状况以及经济性和排放性的要求对共轨腔内的油压进行灵活调节,尤其优化了发动机的低速性能。

3、通过喷油器上的电磁阀控制喷射定时、喷射油量以及喷射速率,还可以灵活调节不同工况下预喷射和后喷射的喷射油量以及与主喷射的间隔。

汽油发动机与柴油发动机结构和工作原理的异同有哪些?

  (1)在结构上主要的区别是:汽油机有点火系统,而柴油机没有点火系,另外在燃油供给系统上也存在一定的区别。

(2)工作原理上的区别:

①.汽油机的混合气是在气缸的外部形成的(现代直喷技术除外),而柴油机的混合气是在气缸内部形成的。——随着现代汽车技术的发展,情况有所改变。

②.在压缩行程终了时,汽油机靠火花塞强制点火,而柴油机则靠自燃。——这一点永远不会改变。

③.在各个工作循环中也有所不同(介绍几个循环的不同)。

猜你喜欢